Elias Lönnrot syntyi 9.4.1802 Paikkarin torpassa Sammatissa. Räätäli Fredrik Johan Lönnrotin ja Ulrika Antintytär Wahlbergin neljäs lapsi oli ujo ja hiljainen poika.
Elias Lönnrotin lapsuuden perheessä köyhyys ja nälkä olivat usein läsnä. Kun ruoka kävi vähiin, perheessä syötiin jäkälävelliä ja pahimpina aikoina lähdettiin kerjuulle. Räätäli-isä oli taipuvainen juomiseen, ja aika ajoin perheen ilmapiiri oli riitaisa. Lukemisesta kehittyi pienelle Eliakselle tapa paeta riitoja ja nälkää. Jo viiden vanhana Elias osasi kirjaimet ja hallitsi tavaamisen. Alkuun vanhemmat eivät ymmärtäneet Eliaksen lukuintoa, sillä köyhälle suomenkielisen perheen pojalle opintielle lähteminen ei ollut tavallista. Koulunkäynti oli maksullista ja kokonaan ruotsinkielistä. Isä odotti poikansa seuraavan itseään räätälinä, kuten ajan tapa oli.
Eliaksen vanhin veli, Henrik Johan kuitenkin piti parempana, että pojan annettiin lukea, kun hän vaikutti siitä innostuneelta. Henrik Johan vei hänet 12-vuotiaana Tammisaareen ruotsinkieliseen pedagogioon opiskelemaan. Koulunkäynti ei ollut helppoa köyhän perheen pojalle. Opinnot keskeytyivät usein varojen puutteeseen. Katkonaiset opinnot veivät Eliasta ympäri eteläisen Suomen Tammisaaresta Turkuun ja Porvoosta Hämeenlinnaan. Aika ajoin hän asui Paikkarin torpassa lomilla ja kun raha oli tiukassa. Kova työ kuitenkin palkittiin, ja vuonna 1822 Elias pääsi Turun akatemiaan.
Aloitettuaan opinnot yliopistossa Elias Lönnrot jätti Paikkarin torpan taakseen. Hän vieraili yhä torpassa satunnaisesti perhettään tapaamassa, muttei enää asunut siellä pidempiä aikoja. Yliopistosta Lönnrot valmistui lääkäriksi vuonna 1832.
Elias Lönnrot toimi 20 vuotta Kajaanin piirilääkärinä (vuosina 1833–1853). Lääkärinä Lönnrot pyrki valistamaan kansaa hygienian ja terveellisten elintapojen merkityksestä. Hänen tunnetuin julkaisunsa lääketieteen saralla oli Suomalaisen Talonpojan Koti-lääkäri -kirja vuodelta 1839. Kirja oli osittainen käännös ja se tarjosi suomenkielisen oppaan muun muassa yleisten tautien ja tapaturmien hoitoon.
Jo yliopistossa Lönnrot oli kiinnostunut kansanrunoista. Ensimmäisen runonkeruumatkansa hän teki vuonna 1828, kun yliopisto muutti Turun palon jälkeen Helsinkiin. Kaiken kaikkiaan Lönnrotin teki yksitoista runonkeruumatkaa, joista suurin osa suuntautui Itä-Suomeen ja Karjalaan nykyisen Venäjän puolelle. Runonkeruumatkoillaan hän kokosi runsaan aineiston suullista kansanperinnettä. Näistä hän laati useampia teoksia, joista tunnetuin on Suomen kansalliseepos Kalevala.
Elias Lönnrotin vaikutus suomen kieleen ei jäänyt vain kansanrunouden kokoamisen varaan. Hän julkaisi 1830-luvulla ensimmäistä suomenkielistä aikakauslehteä Mehiläistä. Hän kehitti tarmokkaasti suomen kirjakieltä, joka ei ollut 1800-luvun alussa juurikaan muuttunut Mikael Agricolan ajasta. Työstään Lönnrot sai mainetta jo elinaikanaan, ja 1842 hänet valittiin suomen kielen professoriksi Keisarilliseen Aleksanterin yliopistoon Helsinkiin. Vielä eläkkeelläkin hän jatkoi työskentelyään suomen kielen parissa ja hän julkaisi vihkoina Suomalais-Ruotsalaisen Sanakirjan vuosina 1866–1880.
Kansanrunouden ohella Lönnrotia kiinnostivat kasvit ja myös kansan tavat hyödyntää kasveja lääkkeinä ja rohtoina. Hän keräsi matkoiltaan kasveja ja tutki myös niiden ominaisuuksia. Vuonna 1860 hän julkaisi ensimmäisen suomalaisen kasviston Flora Fennican. Hän kehitti myös merkittävästi suomenkielistä kasvitieteen sanastoa, josta yhä tänäkin päivänä kaksi-kolmasosaa on Lönnrotin keksimää.
Lönnrot meni naimisiin Kajaanissa Maria Piponiuksen (1823–1868) kanssa vuonna 1848. Kaiken kaikkiaan perheeseen syntyi viisi lasta: Elias (1850–1852), Maria (1852–1874), Ida (1855–1915), Elina (1858–1876) ja Thekla (1860–1879). Kajaanista perhe muutti Helsinkiin Lönnrotin aloitettua suomen kielen professorin virassa vuonna 1854. Kun Lönnrot jäi eläkkeelle vuonna 1862, perhe muutti Sammattiin Nikun taloon. Lönnrot ei viihtynyt Nikussa, koska talo sijaitsi aivan maantien varrella. Uteliaat matkalaiset tapasivat pistäytyä talossa tapaamassa suurmiestä, joka ei juurikaan perustanut maineestaan ja halusi keskittyä työhönsä. Niinpä hän muutti vuonna 1876 Lammin taloon, joka sijaitsi neljän kilometrin päässä Paikkarin torpalta keskellä metsää. 81-vuotias Lönnrot kuoli Lammin talossa 19.3.1884. Hänet haudattiin Sammatin kirkon hautausmaalle.